【文章內(nèi)容簡介】 擋外，直齒圓柱齒輪已經(jīng)被斜齒圓柱齒輪所代替。但是在本設(shè)計中，由于倒擋齒輪采用的是常嚙式，因此也采用斜齒輪 。 所設(shè)計的汽車是發(fā)動機(jī)前置，后輪驅(qū)動，采用中間軸式變速器。圖 2圖 2圖 25 分別是幾種中間軸式四，五，六擋變速器傳動方案。特點(diǎn)是：變速器第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接擋。使用直接擋，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率高，可達(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訐醯睦寐矢哂谄渌鼡跷?，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)擋位工作時，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對 齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一擋仍然有較大的傳動比；擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，擋位低的齒輪（一擋）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一擋以外的其他擋位的換擋機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套換擋，還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接擋以外的其他擋位工作時，中間軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。在擋數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換擋方式和到擋傳動方案上有差別。 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 23 中間軸式四擋變速器傳動方案 如圖 23 中的中間軸式四擋變速器傳動方案示例的區(qū)別：圖 13a、 b 所示方案有四對常嚙合齒輪，倒擋用直齒滑動齒輪換擋；圖 13c 所示傳動方案的二，三，四擋用常嚙合齒輪傳動，而一擋和倒擋用直齒滑動齒輪換擋。 圖 24a 所示方案，除一，倒擋用直齒滑動齒輪換擋外，其余各擋為常嚙合齒輪傳動。圖 24b、 c、 d 所示方案的各前進(jìn)擋，均用常嚙合齒輪傳動；圖24d 所示方案中的倒擋和超速擋安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)。 圖 24 中間軸式五擋變速器傳動方案 圖 25a 所示方案中的一擋、倒擋和圖 b 所示方案中的倒擋用直齒滑動重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 齒輪換擋，其余各擋均用常嚙合齒輪。 圖 25 中間軸式六擋變速器傳動方案 以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的擋位，其換擋方式可以用同步器或嚙合套來實(shí)現(xiàn)。同一變速器中，有的擋位用同步器換擋，有的擋位用嚙合套換擋，那么一 定是擋位高的用同步器換擋，擋位低的用嚙合套換擋。 發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的轎車采用中間軸式變速器，為縮短傳動軸長度，可將變速器后端加長，如圖 23a、 b 所示。伸長后的第二軸有時裝在三個支承上，其最后一個支承位于加長的附加殼體上。如果在附加殼體內(nèi)，布置倒擋傳動齒輪和換擋機(jī)構(gòu)，還能減少變速器主體部分的外形尺寸。 變速器用圖 24c 所示的多支承結(jié)構(gòu)方案，能提高軸的剛度。這時，如用在軸平面上可分開的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。圖 24c所示方案的高擋從動齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時一擋和倒擋齒輪布置在 變速器殼體的中間跨距里，而中間擋的同步器布置在中間軸上是這個方案的特點(diǎn)。 圖 26 為常見的倒擋布置方案。圖 26b 所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖 26c 所示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點(diǎn)重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 是換擋程序不合理。圖 26d 所示方案針對前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖 26c 所示方案。圖 26e 所示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖 26f 所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為 輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖 26g 所示方案。其缺點(diǎn)是一，倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。 本設(shè)計采用圖 26f所示的傳動方案 圖 26 變速器倒擋傳動方案 因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低擋與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低擋到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒擋的傳動比 雖然與一擋的傳動比接近，但因?yàn)槭褂玫箵醯臅r間非常短，從這點(diǎn)出發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處。 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 (二 )變速器主要零件結(jié)構(gòu)方案的分析 變速器的設(shè)計方案必需滿足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要求。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時，也要考慮齒輪型式、換擋結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤滑和密封等因素。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時稍復(fù)雜，工作時有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動慣量增大。直齒圓柱齒 輪僅用于低擋和倒擋。 在本設(shè)計中由于倒擋采用的是常嚙合方案，因此倒擋也采用斜齒輪傳動方案，即除一擋外，均采用斜齒輪傳動。 換擋結(jié)構(gòu)分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種。 直齒滑動齒輪換擋的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但由于換擋不輕便、換擋時齒端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動花鍵磨損后易造成脫擋、噪聲大等原因，采用直齒滑動齒輪換擋時，換擋行程長也是它的缺點(diǎn)。因此，除一擋、倒擋外很少采用。 采用同步器換擋可保證齒輪在換擋時不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時操縱輕便，縮短了換擋時間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。 當(dāng)變速器第二軸上的齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)時，可以用移動嚙合套換擋。這時，不僅換擋行程短，同時因承受換擋沖擊載荷的結(jié)合齒齒數(shù)多，而齒輪又不參與換擋，所以他們都不會過早損 壞，但因不能消除換擋重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 沖擊，仍然要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)。此外因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總慣性力矩增大，因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上使用。 采用同步器換擋可保證齒輪在換擋時不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時操縱輕便，縮短了換擋時間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。 在本設(shè)計中所采用的是鎖環(huán) 式同步器，該同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的。但它可以從結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合套與待嚙合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，以免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。同步器的結(jié)構(gòu)如圖 27 所示： 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 m a x 0 m a x m a x m a x( c o s s in )e g I TrT i i m g f m gr ? ? ? ?? ? ?maxmax 0rgemg ri Ti? ??三、 變速器主要參數(shù)的選擇 表 相關(guān)參數(shù) 主減速比 最高時速 最大扭矩 最大功率 最高轉(zhuǎn)速 215km/h 200//Nm/3600rpm 115kw/6400rpm 6500r/min (一 )變速器主要參數(shù)的選擇 近年來，為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢。目前，乘用車一般用 4~5 個擋 位的變速器。本設(shè)計也采用 5個擋位。 選擇最低擋傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定。 汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。故有 則由最大爬坡度要求的變速器Ⅰ擋傳動比為 （ 31） 式中， m汽車總質(zhì)量 (kg)； g重力加速度 (m/s2 )； ψmax道路最大阻力系數(shù)； rr驅(qū)動輪的滾動半徑 (m)； Temax發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 (N m)； i0主減速比； 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 max 2e gI TrTi Gr ? ??2max 0rgIeTGri Ti???max1mingngiq i?? η汽車傳動系的傳動效率。 根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件： 求得的變速器 I 擋傳動比為： （ 32） 式中， G2汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給路面的載荷； φ路面的附著系數(shù)，計算時取 φ=~。 由已知條件：滿載質(zhì)量 1800kg； rr=307mm； Te max=200N m； i0=； η=； 根據(jù)公式（ 32）可得： igI = 本設(shè)計取六擋傳動比為 1， 中間擋的傳動比理論上按公比為： （ 33） 的 等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用擋位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動機(jī)參數(shù)的合理匹配。根據(jù)上式可的出： q=。故有： ig2= ig3= ig4= ig5= ig6=1 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 中心距對變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度。三軸式變速器的中心局 A（ mm）可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初定： A = 3 1max 0AK T i η (34) 式中， K A中心距系數(shù)。對轎車， K A =~；對貨車， K A =~；對多擋變速器 :K A =~11； TI max 變速器處于一擋時的輸出扭矩： TI max=Te max igI η =﹒ m 故可得出初始中心距 A=。 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋中間齒輪和換擋機(jī)構(gòu)的布置初步確定。 轎車四擋變速器殼體的軸向尺寸 ~。貨車變速器殼體的軸向尺寸與擋數(shù)有關(guān)： 五擋 (~)A 六 擋 (~)A 當(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對數(shù)和同步器多時，中心距系數(shù) KA 應(yīng)取給出系數(shù)的上限。為檢測方便， A 取整。 本 次 設(shè) 計 采 用 6+1 手 動 擋 變 速 器 ， 其 殼 體 的 軸 向 尺 寸 是?=， 變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。 （ 1）齒輪模數(shù) 建議用下列各式選取齒輪模數(shù)，所選取的模數(shù)大小應(yīng)符合 JB11160 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。 第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mn 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 3 m a 7nem T m m? (35) 其中 maxeT =170Nm，可得出 mn=，取 。 一擋直齒輪的模數(shù) m 3 ? mm (36) 通過計算 m=，取 3。 同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形。由于制造工藝上的原因，同一變速器中的結(jié)合套模數(shù)都去相同，轎車取 2~。本設(shè)計取 。 （ 2）齒形、壓力角 α、螺旋角 β 和齒寬 b 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表 21 選取。 表 31 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角 項目 車型 齒形 壓力角 α 螺旋角 β 轎車 高齒并修形的齒形 176。， 15176。， 16176。 176。 25176。 ~45176。 壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低